Boletín de la Sociedad Española de Cerámica y Vidrio (Apr 2004)
Crecimiento de películas delgadas de membranas de conducción iónica mediante la técnica PIMOCVD
Abstract
In this work, we describe the preparation of YSZ layers on porous and non-porous substrates using the Pulsed Injection MOCVD technique for solid electrolyte applications. In this technique, the vapour phase is obtained by injecting micro-droplets of the desired solution delivered from a container kept at room temperature into a heated evaporator connected to a deposition chamber. The droplet characteristics, volume, precursor concentration and injection frequency will control and determine the thickness and the microstructure of the layers. The system offers a high degree of repeatability of the liquid volume injected and thus a high reproducibility of the layers from low to high growth rates. This process has been optimised in order to obtain dense YSZ membranes to be used as solid electrolytes in SOFC, oxygen generators and oxygen sensors. Future work will consist in the preparation of anode-electrolyte-cathode multilayered devices. For this purpose, experimental parameters have been studied and optimised in order to obtain thin YSZ membranes on dense and porous substrates.<br><br>En este trabajo se presentan los resultados preliminares sobre películas delgadas de YSZ obtenidas mediante la nueva técnica de MOCVD de inyección pulsada para su aplicación como electrolitos sólidos. La originalidad de esta técnica consiste en la preparación e introducción de la fase vapor que se realiza mediante la inyección pulsada de micro-gotas de la solución líquida, que contiene los precursores de los elementos a depositar, dentro de la zona de reacción. Las características de la gota: tamaño, concentración de la solución y frecuencia de inyección determinan el espesor y la micro-estructura de las capas obtenidas. Este método, además de muy reproducible, permite obtener fácilmente estructuras multicapas con bajos ritmos de crecimiento para epitaxias o con altos ritmos de crecimiento para la obtención de heteroestructuras. Se ha puesto a punto esta técnica para la obtención de capas densas de YSZ (circona estabilizada con itria), material comúnmente utilizado como electrolito sólido de alta temperatura en sondas de oxígeno, generadores de oxígeno y SOFC (pilas de combustible de estado sólido). Se pretende obtener dichos dispositivos en forma de multicapas del tipo ánodo/electrolito/cátodo. Para ello, se han depositado capas de YSZ sobre silicio para optimizar los parámetros de depósito pero también sobre sustratos porosos activos que puedan actuar como electrodo en los dispositivos anteriormente descritos.
